Des chercheurs téléportent un photon sur 270 mètres en plein air : une étape clé vers l’Internet quantique du futur

Lors de cette expérience, qui s'est déroulée entre deux bâtiments du campus de l'université Sapienza de Rome, aucun grain de lumière n'a disparu dans un laboratoire pour réapparaître ensuite dans un autre. Ce que les physiciens ont téléporté, c'est l'état de polarisation d'un photon unique d'un point quantique à un autre point quantique physiquement séparé.

Autrement dit, les propriétés d'un photon ont été transférées à un autre par téléportation quantique, comme expliqué dans Nature communications. 

Avec l'aide de l'intrication

Pour parvenir à ce résultat, les chercheurs ont utilisé un phénomène déroutant et désormais bien identifié : l'intrication. Deux particules intriquées se comportent comme si elles partageaient un lien commun, même lorsqu'elles sont séparées. Ce lien ne permet pas d'envoyer un message plus vite que la lumière, mais il offre une manière nouvelle de faire circuler de l'information quantique.

La nouveauté de cette expérience tient au fait que les photons impliqués ne venaient pas de la même source. Jusqu'ici, beaucoup d'expériences de téléportation quantique fonctionnaient avec des particules produites à partir d'un émetteur unique. Cette fois, l'équipe a travaillé avec deux « points quantiques semi-conducteurs » ou quantum dots, qui peuvent émettre des photons un par un, presque à la demande.

Des chercheurs ont réussi à téléporter l'état quantique d'un photo sur 270 mètres. © AP, ChatGPT

Un trajet de 270 mètres à l’air libre

L'expérience s'est déroulée sur un réseau hybride constitué par une partie en fibre optique et une autre en liaison optique en plein air. De cette manière, le photon final a pu être envoyé sur 270 mètres entre deux bâtiments.

Cela paraît peu à l'échelle mondiale d'Internet, mais c'est énorme pour un système quantique aussi délicat. En extérieur, la chaleur, les vibrations, les turbulences de l'air ou les variations de lumière peuvent perturber le faisceau.

Pour stabiliser l'ensemble, les chercheurs ont utilisé une synchronisation assistée par GPS, des détecteurs ultrarapides de photons uniques et des systèmes de correction, capables de compenser les effets de l'atmosphère. Le résultat atteint une fidélité de téléportation de 82 ± 1 %, largement au-dessus de la limite des procédés classiques.

Lire l'article

Cette expérience démontre que les sources de lumière quantique basées sur des points quantiques semi-conducteurs pourraient constituer une technologie clé pour les futurs réseaux de communication quantique. Cela représente une étape cruciale vers des relais quantiques évolutifs, capables de transmettre l'état quantique sans le détruire, et, par conséquent, vers la mise en œuvre concrète d'un Internet quantique.

Lire l'article